Ny teknik ska avslöja kemins dolda ögonblick
Många av de kemiska processer som styr batterier, katalysatorer och vätgasproduktion sker för snabbt för dagens synkrotronteknik. Luca D’Amario, forskare vid Uppsala universitet, driver ett projekt som ska öppna för snabba mätningar och göra det osynliga synligt.
I dag kan synkrotronanläggningar, som svenska MAX IV-laboratoriet, analysera material med mycket hög precision. Problemet är att många kemiska processer sker betydligt snabbare än vad instrumenten hinner registrera. För att studera sådana förlopp används ofta fri-elektronlasrar, stora och mycket exklusiva forskningsanläggningar som bara finns på ett fåtal platser i Europa.
– Synkrotronanläggningar är betydligt vanligare och därmed mer tillgängliga för forskare. Vi vill göra den typen av tidsupplösta mätningar möjliga även där, även om vi inte når samma extrema tidsupplösning som vid fri-elektronlasrar, säger Luca D’Amario, forskare i fysikalisk kemi vid Uppsala universitet.
Hans forskning har länge kretsat kring elektrokatalys, processer som används inom bland annat vätgasproduktion, bränsleceller och koldioxidreduktion. Under senare år har fokus alltmer riktats mot metodutveckling. I ett aktuellt forskningsprojekt som stöds av Stiftelsen för strategisk forskning är målet att utveckla Xmod, en portabel röntgenpulsgenerator för synkrotronanläggningar.
Öppnar nya möjligheter
Xmod fungerar som en extremt snabb elektronisk slutare som delar upp röntgenstrålen i korta pulser. På så sätt kan forskarna skapa en slags filmsekvens av hur material förändras under användning. Det speciella är att systemet kan användas tillsammans med redan befintliga detektorer, utan kostsamma uppgraderingar av hela anläggningar.
– Målet är att göra tekniken flexibel och portabel. Vi vill kunna flytta den mellan olika strålrör så att tekniken kan användas inom olika forskningsområden i olika typer av experiment.
En stark drivkraft, säger Luca D’Amario, är dels att göra avancerade tidsupplösta mätningar mer tillgängliga, dels att kunna observera processer som hittills varit osynliga.
– Många stora vetenskapliga genombrott har blivit möjliga först när ny instrumentering har utvecklats. Jag hoppas att vårt projekt kan bidra till en sådan utveckling och öppna för nya upptäckter.
Uppsala universitet – Xmod
XMod är ett forskningsprojekt lett av Luca D’Amario vid Uppsala universitet. Projektet utvecklar en portabel röntgenpulsgenerator för synkrotronanläggningar med målet att möjliggöra snabba mätningar av kemiska processer i material för bland annat energilagring och katalys. Projektet stöds av Stiftelsen för strategisk forskning. Sectris AB, grundat av Luca D’Amario, är involverat i projektet med ett långsiktigt perspektiv mot framtida tillämpningar av tekniken.
uu.se
